题目内容

【题目】如图所示,在远离任何天体的太空中,甲、乙两名宇航员正在离宇宙飞船一定距离的地方执行任务。某时刻甲、乙都以v0=1m/s的速率相向运动。甲和他的装备总质量为M1=100kg,乙和他的装备总质量为M2=150kg,为避免相撞,乙从自己的装备中取出一质量为m=50kg的物体A推向甲,甲迅速接住A后不再松开,此后甲、乙两宇航员以相同速度“飘”向宇宙飞船。(速度均指相对宇宙飞船的速度,且两宇航员和宇宙飞船三者始终在一条直线上)

(1)求甲、乙宇航员最后共同的速度是多大;

(2)求乙宇航员以多大速度将物体A推出(相对宇宙飞船的速度);

(3)设甲与A作用时间为t=0.5s,求甲与A的平均作用力F的大小。

【答案】(1)(2) (3)

【解析】

取乙宇航员的初速度方向为正方向。

(1)设甲乙两宇航员最终以相同速度“飘”向宇宙飞船,对甲、乙宇航员及装备所构成的系统,由动量守恒定律得

代入数据解得

(2)在乙宇航员向甲推装备A的过程中,对乙宇航员和装备A,由动量守恒定律得

代入数据解得

或以甲宇航员和所接到的装备A,由动量守恒定律得

代入数据解得

(3)在甲宇航员接到装备A的过程中,以装备A为研究对象,根据动量定理得

代入数据解得

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